DE3011674C2

DE3011674C2 - Tastatur

Info

Publication number: DE3011674C2
Application number: DE3011674A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Dipl.-Ing. 8741 Salz Oelsch
Original assignee: Preh GmbH
Current assignee: Preh GmbH
Priority date: 1980-03-26
Filing date: 1980-03-26
Publication date: 1984-07-26
Also published as: EP0036570B1; EP0036570A3; JPS5936375B2; US4366355A; JPS56149728A; EP0036570A2; DE3011674A1; ATE7434T1

Description

Die Erfindung betrifft eine Tastatur nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Solche Tastaturen sind bereits bekannt (US-PS 651). wobei dort der Rahmen aus einem Isolierstoff hergestellt ist. In diesem Rahmen sind mehrere parallel laufende, längliche und rechteckige Vertiefungen ausgespart. Nahe der Oberfläche des Rahmens weisen diese Vertiefungen in der Wand beidseitig über die ganze Länge der Vertiefung laufende Rinkcrbungcn auf. Diese beidscitigen Einkerbungen bilden eine Art Schneidenlager für eine mit Vorsprung eingesetzte Metallfolie, die leitcrartig ausgebildet ist mit I lohnen und Stegen. Die Holme liegen hierbei in den Einkerbungen und die im eingespannten Zustand gebogenen Stege biiden die Schnappelemcnte, die durch Deformierung beim Niederdrücken mit einer Kontaktstelle in der Form eines Nietkopfes in Berührung bringbar sind. Die Nietköpfc sind am Boden der Vertiefungen angeordnet. Über jedem Steg befindet sich ein Betätigungsknopf, der in einer den Rahmen bedeckenden Deckplatte verschiebbar gelagert ist Seitlich sind die Vertiefungen offen.

Bedingt durch den allgemeinen Trend von der Analog — zur Digitaltechnik und von der Hard- zur Software werden in zunehmendem Maße Drucktastenschalter, einzeln oder in Tastaturen zusammengefaßt, in Geräten der Elektrotechnik, der Nachrichtentechnik und nicht zuletzt in sogenannten Terminals oder Dateneingabevorrichtungen eingesetzt Es gibt eine ganze Reihe von verschiedenen Bauarten und Funktionsprinzipien für derartige Tastaturen, die die Schnittstelle zwischen Mensch und Maschine darstellen. Von großer Bedeutung für die Zuverlässigkeit, aber auch für den Kontakt Mensch — Tastatur, ist die Art des Hubes. Neben den sogenannten Flachtastaturen mit einem Hub bis ca. 13 mm gibt es auch je nach Anwendungsbereich Tastaturen mit einem Hub zwischen 13 und 635 mm. Dancben werden natürlich auch Tastaturen mit Berührungsschaltcrn verwendet. Allen Tastaturen mit Hub ist jedoch gemeinsam, daß die Bedienperson über das Gefühl eine Art Rückkopplung erhalten sollte, daß die jeweilige Drucktaste betätigt worden ist.

jo Es ist auch bereits eine Tastatur bekannt (DE-OS 18 06241). bei der über einer mit Kontaktstellen und Leiterbahnen versehenen gedruckten Schaltungsplatte eine Isolierstoffplatte gelegt ist. in der eine Anzahl von Durchbrüchen vorhanden ist. Ober der Isolierstoffplaite befindet sich eine Metallplatte, in der eine größere Anzahl von domartigen Ausbuchtungen eingedruckt worden ist, wobei die gesamte Anordnung so ist. daW diese Ausbuchtungen über den Durchbriir'mn /u liegen kommen. Wird nun eine dieser Ausbuchtungen eingedrückt.

so kann eine elektrische Verbindung zwischen den Kontaktstellen der gedruckten Schallungsplatte für die Dauer des Niederdrückens hergestellt werden. Wird der Druck aufgehoben, so schnappt die Ausbuchtung wieder in ihre Ausgangslagc zurück. Es dürfte bei dieser Tastatur Schwierigkeiten insbesondere in der Massenfertigung bereiten, immer einen zumindest innerhalb der Tastatur gleichmäßigen Anschlagwiderstand und damit eine gleiche taktile Rückkopplung für den Benutzer zu erhalten.

Um diesen Nachteil zu beseitigen, wurden bei einem anderen bekannten Drucktastenfeld (DE-AS 21 32 329) die kartenförmigen Konlaktfedern als lose gelagerte und getrennte Tcllerfedcrn ausgebildet. Gegen seitliches Ausweichen sind die Tellerfedern durch eine Halteplatte aus Isoliermaterial gesichert, in deren Öffnungen sie sich befinden. Unter der Halteplatte befindet sich eine weitere Platte aus Isoliermaterial, die auch Durchbrüchc aufweist, die die Kontaktstellen freigeben. Wiederum unter dieser Platte ist die gedruckte Schaltungs-

W) platte mit den Kontaktstellen und den Leiterbahnen angeordnet. Wenngleich die taktile Rückkopplung bei diesem Druckiastcnfcld sicher günstiger ist. so ist doch gerade in der Massenfertigung das Einlegen von Einzclfedern montagcmabig schwieriger und aufwendiger als die Handhabung einer mil kartenförmigen Domen versehenen Platte.

Es ist ferner bereits eine Tastatur bekannt (DE-OS 24 18 583). bei der über einer mit Leiterbahnen versehe-

»r ncn gedruckten Schaltungsplatte Schnappelemente angeordnet sind, die aus einem gummielastischen Werkstoff bestehen und die Tafelbergform aufweisen. Der Tiber den Kontaktstellen der gedruckten Schalungsplatte liegende Abschnitt ist durch eine falt- oder klappbare Wand mit dem übrigen Teil verbunden. Die Wand ist hierbei so ausgebildet, daß ihre Dicke allmählich abnimmt von einem oberen Abschnitt gegen einen mittleren Abschnitt und alimählich zunimmt von dem mittleren Abschnitt zu einem unteren Abschnitt mit einer gebogenen Fläche, die nach innen in das Innere des Schnappelementes geneigt ist und sich von dem mittleren Abschnitt zum oberen Abschnitt erstreckt. Durch Deformierung der Wand wird so eine Rückstellkraft gewonnen, wobei die Bedienperson eine ArI Schnappeffekt fühlt.

Es sind ferner sogenannte Schaltmatten aus nichtleitendem Silikongummi für Tastaturen (DE-OS 28 22 033) bekannt, die eine Anzahl von kuppeiförmigen Erhebungen aufweisen. Im hohlen Innenraum einer solchen Er-"~ hebung ist jeweils ein Kontaktelement aus leitendem - Silikongummi angeordnet, das mit Kontaktflächen einer « gedruckten Schaltungsplatte zusammenwirkt. Wegen " des unter anderem von den Verarbeitungsparametern abhängigen Schrumpfmaßes von bis zu 6% und der da-, durch bedingten Herstellgenauigkeit können diese Schaltmatten mit ausreichender Positioniergenauigkeit ' der einzelnen Funktionseinheiten untereinander bzw. mit der erforderlichen Reproduzierbarkeit nur in einer bestimmten Flächenausdehnung bzw. Länge hergestellt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Tastatur der eingangs genannten Art mit geringem Aufwand mechanisch so stabil auszubilden, daß auch bei größeren Abmessungen der Einfluß des Schrumpfmaßes nahezu völlig beseitigt ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Mittel gelöst.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispielc der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Von den Figuren zeigt

Fig. I einen Schnitt durch eine Tastatur.
F i g. 2 eine vergrößerte Darstellung einer Drucktaste mit Betäligungsknopf.

Fi g. 3 ein Teigstück eines Metallrahmen;» einer anderen Ausführungsform,

F i g. 4 einen Schnitt durch den Metallrahmen mit eingespritztem Schnappelcment,

F i g. 5 eine vergrößerte Darstellung einer Drucktaste mit einem anderen Betätigungsknopf.

Mit 1 ist in den Figuren eine Trägerplatte oder Folie für eine Tasiatur aus einem isolierenden Substrat wie z. B. Hartpapier oder Kunststoff bezeichnet, auf der in herkömmlicher Technik in gewünschten Mustern Leiterbahnen 2 und Kontaktstellen 3 aufgebracht sind. Auf dieser Trägerplatte oder Folie liegt eine Isolierschicht oder auch eine Isolierfolie oder Isolierplatte 4, die an den Orten, an denen sich die Kontaktstellen 3 befinden, ausgespart oder freigeschnitten ist. Zur Halterung an der Trägerplatte ist sie zumindest teilweise flächig verklebt. Im Falle einer Isolierschicht kann diese in Siebdrucktechnik aufgebracht sein. Über der Isolierfolie oder Isolierplatte 4 befindet sich ein Metallrahmen 7. der eine An/.ahl von h<"rausgepräglen Vorsprüngen 8 aufweist. Diese Varsprünge sind untereinander durch Nuten 11 verbunden, die den Druckausgleich dienen. Wäre diese Möglichkeit des Druckausgleiches nicht vorhanden, so würde die einmal gedrückte Drucktaste nicht mehr sofort in ihre Ausgangsstellung zurückkehren.

Jeder dieser Vorsprünge besitzt mittig eine Öffnung 9. in der ein vorzugsweise rundes Schnappelement 5 gehalten ist. Dieses Schnappelement ist aus einem gummielasiischcn Werkstoff, insbesondere Silikonkautschuk, hergestellt und es besitzt, wie aus den Figuren hervorgehl, einen bogenförmigen Randteil, der konkav oder konvex gewölbt ist oder der auch kegeistumpfförmig ausgebildet sein kann, und einen im wesentlichen ebenen Oberteil. Die Funktionsweise entspricht dem bekannten Knackfroschprinzip. Bei der Herstellung werden nur· in den Metallrahmen 7 in einem Arbeitsgang sämtliche Schnappelemente eingespritzt. Die Einspritzung der Schnappelemente erfolgt so, daß die Öffnungen 9 durch die Schnappelemente ganz verschlossen bzw. abgedichtet werden. Dadurch und in Verbindung mit dem Verkleben der Trägerplatte sind die Kontaktstellen vor störenden Umwelteinflüssen geschützt. Dies erfordert andererseits aber den bereit:- erwähnten Druckausgleich durch die Nuten ii. Die aus rlem Metallrahmen hcrausgeprägten Vorsprünge 8 haben die Aufgabe, den Anschluß an die Nuten 11 herzustellen unter Beibehaltung der Abdichtung durch die eingespritzten Schnappelemente.

Auf der Unterseite des Schnappelementes 5 ist ein Kontaktelement 6 vorhanden, das aus einem elektrisch leitenden Werkstoff, vorzugsweise einem elektrisch leitenden Silikonkautschuk, hergestellt ist und das. wenn jo das Schnappelement gedrückt ist. eine elektrische Verbindung zwischen den Kontaktstellen 3 herstellen soll. Dieses Kontaktelement kann vorkonfektioniert und z. B. durch Stanzen hergestellt sein. Es kann vor dem Spritzen in die Form in hierfür vorgesehene Vertiefun- S5 gen eingebracht werden und durch einen Vulkanisationsprozeß mit dem nachträglich eingespritzten Silikonkautschuk verbunden sein oder auch durch anschließendes Verkleben mit dem Schnappelement. Darübe;· hinaus isi die Herstellung und Einbringung des elekirisch leitenden Kontaktelementes nach dem Prinzip des Zweitarbenspritzens denkbar.

Über den Metallrahmen 7 ist eine Abdeckplatte 12 angeordnet, die aus Metall hergestellt sein kann. Sie besitzt, wie aus F i g. 1 ersichtlich ist, mehrere seitlich etwa im rechten Winkel abgewinkelte Haltebeine 18, die durch die Tragerplatte 1 und gegebenenfalls durch den Metallrahmen und die Isolierfolie oder Isolierplatte ragen und deren aus der Trägerplatte herausragenden linden verschränkt sind. Die Abdeckplatte 12 weist eine 5i) der Zahl der Drucktasten entsprechende Anzahl von hülscnförmigcn Halterungen 13 aus Kunststoff auf. die in die Abdeckplatte eingespritzt oder eingeschnappt sind.

Jede Halterung dient zur Führung für einen Betätigungsknopf 14. Auf der Oberseite kann der Betätigungsknopf mil Zeichensymbolen versehen sein. Einseitig ist an den Beiätigungsknopf ein seitlicher, umfangseitig verlaufender Ansatz '9 angeformt, der sich an einem Vorsprung 20 de^r Halterung abstützt. Damit ist der Bebo tätigungsknopf gegen ein Herausfallen gesichert. Im Inneren des Betätigungsknopfes ist ein Hohlraum vorhanden, in den eine hülsenförmige Wand 22 ragt. Mit dem stirnseitigen Rand dieser Wand liegt der Betätigungsknopf auf dem Schnappc'cmen· auf. Der stirnseitige h5 Rand ist an einigen Stellen am Umfang durch kleine Aussparungen 16 unterbrochen, um auch hier einen Druckausgleich zu gewährleisten.

In den F i g. I und 2 ist ein Ausführungsbeispiel darge-

stellt, bei dem der Rand der öffnung 9 im Metallrahmen glatt ist. In den Fig.3 und 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, wobei hier im Randbcrcich der öffnung 9 eine umlaufende, beidseitige Anfasung tO vorhanden ist, die von dem Randabschnitt eines '> Schnappelementes 15 umgriffen wird. Hierdurch wird eine Art Formschluß /wischen Metallträger und Schnappelemente hergestellt, so daß die entstehenden Kräfte über diese mechanische Verankerung abgestützt werden, wodurch eine Vorbehandlung des Metalls mit id Haftvermittler entfallen kann. Der entsprechende Metallrahmen ist in Fi g. J und 4 mit 17 bezeichnet.

F i g. 5 zeigt ein anderes Ausführungsbeispicl. insbesondere im Hinblick auf den Bctätigtingsknopf und dessen Lagerung. Das Schnappelcment 5 und der Metall- r> rahmen 7, sowie die darunter liegenden Teile entsprechen den bereits beschriebenen Ausführungsbeispielen. Es ist auch hier eine Abdeckplatte 12 aus Metall vorhanden, in deren Löcher eine Halterung 23 aus Kunststoff eingespritzt oder eingeschnappt ist. Diese Halterung _>o dient zur Führung eines Betätigungsknopfes, der hier aus zwei Teilen besteht und zwar einem hiilsenförmigen Einsatz 24 und einem Kappenteil 25, der im Bedarfsfall eine Beschriftung tragen kann. Der Kappenteil ist an dem Einsatz durch eine form- oder kraflschlüssige Ver- 2^r> bindung befestigt und mit ihm verschiebbar. Der Kappenteil ist in seiner Ausdehnung so dimensioniert, daß er die Halterung 23 dachartig überragt. Sollte einmal unbeabsichtigt auf die Tastatur eine Flüssigkeit gelangen, so kann diese nicht in die Tastenführung eindringen, jo sondern sie fließt auf dem Kappenteil 25 zu der Abdeckplatte 12, wo sie keinen Schaden anrichten kann. Damit die Luft aus dem Hohlraum über dem Schnappelcment entweichen kann, sind sowohl im Einsat/, als auch in der Halterung einige Aussparungen 26 und 27 vorgesehen, r.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Tastatur mit einer Vielzahl von Kontaktstellen, mit den Kontaktstellen zugeordneten, elastisch deformierbaren Schnappelementen, die durch Deformierung beim Drücken eines über jedem Schnappelement vorgesehen Betätigungsknopfes mit der Kontaktstelle in Berührung bringbar sind und mit einem Rahmen, in dessen Öffnungen die Schnappelemente gehaltert sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (7,17) aus Metall hergestellt ist und daß die aus einem gummiclastischcn Werkstoff, insbesondere Silikonkautschuk, bestehenden, tellerförmigen Schnappelemente (5, 15) in einem Arbeitsgang in den Öffnungen (9) des Mctallfahmens (7,17) so eingebettet sind, daß die die Öffnungen (9) verschließenden Schnappelemente (5,15) an der Berpruungsfläche mit dem Metallrahmen (7, 17) unlösbar verbunden sind.

2. Tastatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Randbereich der Öffnung (9) im Metallrahmen (17) beidseitig eine umlaufende Anfasung (10) aufweist

3. Tastatur nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß der Randbereich der Öffnung (9) von einem Randabschnitt des Schnappelcmentcs (15) umgriffen wird.

4. Tastatur nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daL Jie Berührungsfläche der umfangseitig an der Außenwand verlaufend·*. Bund des Schnappelementes (5) und die umlaufende Innenwand der Öffnung (9) ist.

5. Tastatur nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallrahmen (7,17) cine der Anzahl der Schnappelcmente (5, 15) entsprechende Zahl von in Richtung auf die Betätigungsknöpfe (14, 24, 25) herausgeprägten Vorsprünge (8) aufweist, und daß in jedem Vorsprung die Öffnung (9) vorgesehen ist. in der das Schnappelcmeni (5, 15) eingebettet ist.

Ö.Tastatur nach einem der Ansprüche 1 bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb des Mctallrahmens (7,17) beabstandet eine Trägerplatte (1) angeordnet ist. auf der sich die Kontaktstellen (3) und Leiterbahnen (2) befinden.

7. Tastatur nach Ansprach 5. dadurch gekennzeichnet, daß der Metallrahmen (7, 17) auf der der Trägerplatte (1) gegenüberliegenden Seite Nuten (11) besitzt, die die Vorsprünge (8) im Sinne eines Druckausgleichs miteinander verbinden.